Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1984 года по МПК H03K3/53 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА по авт. св. 790155, отличающёес я тем, что-, с целью улучшения удельных массогабаритных показателей путем увеличения зарядного напряжения, оно .снабжено зарядным диодом и дополнительным конденсатором который подключен одной своей обкладкой к катодам, a другой - к анодам диодов трехфазного мостового зыпрямителя, при этом зарядный диод включен между положительной обкладкой основного накопительного конденсатора и катодами диодов трехфазного мостового выпрямителя.

00

у

ч

Ж

Изобретение относится к импульс ной технике и Может использоваться для заряда накопительныхкон денсаторов генераторов мощных импульсов, применяемых в системах электроэрозионной обработки металлов, оптических квантовых генераторов и других импульсных потребителей электрической энергии.

По основному авт.св., № 790155 известно устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с фазными обмоткс1ми, соединенными по схеме звезда, трехфазный мостовой выпрямитель , npoNjeжуточные накопительные конденсаторы основной накопительный конденсатор, управляющий ключ и блок контролянапряжения, причем свободные концы фазных обмоток соединены с входными клеммами трехфазного мостового выпрямителя через промежуточные накопительные конденсаторы, положител ная обкладка основного накопительного конденсатора подключена к катодам диодов трехфазного мостового выпрямителя, управляющий ключ включен между общей точкой фазных обмоток и анодами диодов трехфазного мостового выпрямителя, блок контроля напряжения своим входом подключен к основному накопительному конденсатору, а выходом - к управляющему входу управляющего ключа, отрицательная обкладка основного накопительного конденсатора подключена к выходной клемме выпрямителя, образованной парой диодов одного плеча трехфазного мостового выпрямителя, соединенных анодами, при этом свободные катоды этой пары диодов подключены соответственно к точкам соединения фазных обмоток и промежуточных накопительных конденсаторов, связанных с двумя другими плечами трехфазного мостового выпрямителя I 1 .

Устройство обеспечивает заряд накопительного конденсатора до 4,46

, ,где - амплитудное знаи

Мф

чение фазного напряжения трехфазного источника переменного тока.

Удельные массогабаритные показатели данного устройства относитёл но невелики, что объясняется сравнительно невысокой величиной выходного напряжения,

Цель изобретения - улучшение удельных ,массогабаритных показателей путем увеличения зарядного напряжения накопительного конденсатор и повышения коэффициента полезного действия системы.

Цель достигается тем, что устройство для заряда накопительного конденсатора снабжено зарядным диодом и дополнительным конденсатором, который подключен одной своей обкладкой к катодам, а другой к анодам диодов трехфазного мостового выпрямителя, при этом зарядный диод включен между положительной обкладкой основного накопительного конденсатора и катодами диодов трехфазного мостового выпрямителя.

На чертеже представлена, принципиальная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока 1 с фазными обмотками 2-4, соединенныкш по схеме звезда, трехфазный мостовой впрямитель 5 выполнен на диодах 6-11 между фазными обмотками и входными клеммами выпрямителя включены промежуточные конденсаторы 12-14, образующие вместе с диодами 6-11 выпрямитель-умножитель напряжения, катоды диодов 6 и 8 объединены друг с другом и соединены с положительно обкладкой накопительного конденсатора 15 через зарядный диод 16, а аноды диодов 9 и 11 непосредственно или через управляемый ключ 17 подключены к общей точке фазных обмоток, отрицательная обкладка основного накопительного конденсатора подключена к выходной клемме трехфазного мостового выпрямителя, образованной диодами.7 и 10, которые соединены анодами, катоды этих диодов подключены к точкам соединения фазных обмоток 2 и 4 с промежуточными накопительными конденсаторами 12 и 14 соответственно, блок 18 контроля напряжения позволяет регулировать время нахождения управляемого ключа 17 в замкнутом состоянии, между положительной обкладкой накопительного конденсатора 15 и катодами диодов 6 и 8 трехфазного мостового выпрямителя включен зарядный диод 16, а между катодами вентилей 6.и 8 и анодами диодов 9 и 11 включен дополнительный конденсатор 19, который выбирается по емкости меньше промежуточных конденсаторов 12-14.

Устройство работает следующим образом.

В исходный момент времени и далее ключ 17 постоянно замкнут. При этом работа устройства рассматривается в режиме холостого хода.

В исходный момент времени линейное напряжение фаз 2 и 3 источника равно нулю, т.е. фазные напряжения фаз 2 и 3 одинаковы и в данный мо.мент времени имеют отрицательные значения. Фазное напряжение фазы 4 имеет максимальное положительное значение. Начиная с этого момента времени потенциал точки С возрастае и становится положительным относительно точки а. При этом начинается Ьроцесс заряда промежуточного конденсатора 13 по цепи: фаза 3, проме жуточный конденсатор 13, диод 7, фа за 2, фаза 3. Этот процесс заканчивается через 90-эл.град, от начала отсчета, когда линейное напряжение фаз 3-2 достигает своего максимального значения, равного амплитуде линейного напряжения U: . В последующий момент времени линейное напряжение фаз 3-2 становится меньше напряжения на промежуточном конденсаторе 1 и процесс заряда этого конденсатора прекращается. Одновременно в указанный начальный момент времени потенциал точки d будет выше, чем потенциал точки а при этом будет происходить заряд конденсатора 12 по цепи фаза 2, управляющий ключ 17, диод 9,промежуто ный конденсатор 12, фаза 2. Заряд конденсатора 12 прекращается через 60 эл.град.от начала отсчета, когда фазное напряжение фазы 2 источника достигает максимального значения . При этом промежуточный конденсатор 12 заряжается до амплитуды фазного напряжения . В этот момент времени диод 9 запирает ся и предотвращает разряд промежуточ ного конденсатора 12 через источник Мгновенное значение напряжения -фазы 2 источника начинает уменьшаться по абсолютной величине, поэтому сум марное напряжение фазы 2 источника и промежуточного конденсатора 12 возрастает по абсолютной величине так, что аноду диода 6 прикладывается положительный относительно его катода потенциал, последний открывается и начинается заряд конденсатора 19 по цепи: промежуточный конденсатор 12, диод 6, дополнительный промежуточный конденсатор 19, фа,за 2, промежуточный конденсатор 12 Этот процесс продолжается в тече ние 180 эл. завершается чере 240 эл.град. от выбранного начала отсчета, в результате чего промежуточный конденсатор 12 подразряжается. Спустя 240 эл.град. диод б запирается и предотвращает ра,зряд дополнительного конденсатора 19 на источник. Конденсатор 19 в этом случае может быть заряжен до удвоенного значения амплитуды фазного напряжения источника. Через 60 эл.град. от начала отсчета потенциал точки с становится выше потенциала точки в. При этом вновь начинается процесс заряда промежуточного конденсатора 13, но по другой цепи: фаза 3, промежуточный конденсатор 13, диод 10, фаза 4 фаза 3. Линейное напряжение фаз 3-4 источника достигнет максимального значения . через 150 эл.град. от начала отсчета. Через 90 эл.град. от начала отсчета потенциал точки d становится выше потенциала точки в, с этого момента начинается заряд конденсатора 14 по цепи: фаза 4, управляемый ключ 17, диод 11, промежуточный конденсатор 14, фаза 4. Через 180 эл.град. от начала отсчета процесс заряда конденсатора 14 закончится, при этом напряжение на нем будет равно величине максимального фазного, т.е. U;,ф . В этот момент времени диод 11 закрывается и предотвращает разряд конденсатора 14 на источник; мгновенное значение напряжения на фазной обмотке 4 начинает уменьшаться по абсолютной величине, поэтому суммарное напряжение фазной обмотки 4 и конденсатора 14 возрастает по абсолютной величине TaKf что к аноду диода 8 прикладывается положительный потенциал. Диод 8 открывается, когда суммарное напряжение фазы 4 истсУ-чника и конденсатора 14 будет выше напряжения на конденсаторе 19. При этом начинается процесс подзаряда дополнительного конденсатора 19 по цепи: промежуточный конденсатор 14, диод 8, дополнительней конденсатор 19, управляемый ключ 17, фаза 4, промежуточный конденсатор 14. Подзаряд прекращается при достижении напряжения на конденсаторе 19 удвоенного значения максимального фазного, т.е., . Спустя некоторую часть периода изменения питающего напряжения после начала заряда дополнительного конденсатора 19 и окончания заряда промежуточного конденсатора 13 начинается процесс алгебраического суммирования напряжения на дополнительном конденсаторе 19, фазной обмотке 3 и на конденсаторе 13. Через 300 эл.град., когда потенциал точки d достигнет максимального значения точки с, напряжение, действующее в указанной цепи, достигает максимального значения, равного 4,73 , которое получается за счет суммирования двойного максимального фазного напряжения 2иу,ф на дополнительном конденсаторе 19, фазного напряжения U;, фазы 3 источника 1 и линейного напряжения на промежуточном конденсатору 13. Таким образом, в течение периода изменения питающего напряжения формируется зарядный импульс с амплитудой напряжения, равной 4, . При подключении к выходным клеммам устройства полностью разряженного основного накопительного конS 10817806

денсатора 15.промежуточные накопи-денсатора поэволнт увеличить напрятельные конденсаторы 12-14 и 19 от-жение на накопительном конденсаторе

дают ему энергию запасенную имина б% и повысить тем самым на 12%

ранее от источника.энергию, запасаемую в нем за то же

Таким o6pa3OMf введение заряд-время зарядки, что и в известном

ного диода и дополнительного кон- устройстве.